一、前言
雙峯聚乙烯是指分子量分佈曲線呈現兩個峯值的聚乙烯樹脂,與普通聚乙烯相比雙峯聚乙烯同時具備優良的物理機械強度和優異的加工性能---其中高分子量部分用以保證其物理機械強度,低分子量部分在樹脂中起到潤滑作用,用以改善產品加工性。這樣的雙峯聚乙烯在通過吹塑加工過程中,不僅加工性優於一般單峯分子量分佈的聚烯烴,更容易加工,產率高,能耗低;而且由於熔體流動擾亂的減少,使產品力學性能更加穩定。
雙峯高強度膜專用樹脂產品具有極高的機械強度、剛度和良好的加工性能(在高速時),可以加工成要求衝擊大、振動阻力大和機械強度高的充氣管狀薄膜,適合於製作超薄薄膜、購物袋、廢物袋、重負荷的包裝袋、食品和雜物及高檔商品的包裝、保鮮薄膜,所產薄膜具有較強擬紙性和抗張性。國內對此種產品的需求目前主要依賴進口,每年要花費大量的外匯,在這種情況下,開發出市場缺口大、塑料加工業急需的高強度、高剛度超薄膜聚乙烯樹脂,佔領市場,滿足用戶的需求,意義是極其重大的。
二、研製過程
我們根據用戶的需求,對國內市場進行了廣泛地調查、走訪,瞭解到塑料加工行業對日本高強度膜專用樹脂產品具有濃厚的興趣,國內需求量很大。因此,我們組織研究並進行試生產,並且對雙峯高強度膜專用樹脂產品的生產條件和產品質量指標作了多次改進,使雙峯高強度膜專用樹脂產品開發獲得成功。
1、雙峯高強度膜專用樹脂產品物性指標
對開發新產品而言,科學地制定出產品的基礎物性參數是一項十分重要的工作,基礎物性參數制定的是否合理,將直接影響着產品的使用性能和技術水平,也將影響到產品試生產工作能否順利開展。對不同用途的聚乙烯產品有不同的性能要求,但最主要的是要滿足下游用戶或加工行業製品標準的要求,爲此,我們通過對國外同類產品及國內其它類型裝置同類產品的剖析,並廣泛徵求用戶的意見、結合日本三井油化提供的數據,對產品的性能指標及操作條件重新研究設計了雙峯高強度膜專用樹脂的質量指標。
2、雙峯高強度膜專用樹脂產品合成工藝的研究
我們採取了淤漿法聚合工藝,原料乙烯和共聚單體(丙烯或丁烯-1)在以己烷爲溶劑的聚合釜中通過催化劑作用,發生聚合反應,生成高密度聚乙烯(簡稱HDPE)產品,而雙峯高強度膜聚乙烯專用樹脂的基本物理是由三大特性---樹脂的熔體流動速率(MFR)、密度(D)、分子量分佈(NNI)所決定,這些物性主要有聚合釜的操作條件來控制,另外好的助劑配方時樹脂在加工過程和使用過程中穩定性的基本保證。
2.1 生產方式
樹脂的分子量分佈是通過改變兩臺聚合釜的連接方式進行控制的。聚合釜有三種連接方式:並聯A、並聯B與串聯方式生產。並聯A、並聯B方式生產分子量分佈窄和中等寬度的產品,串聯方式生產分子量分佈較寬的產品。因此,雙峯高密度聚乙烯樹脂的生產方式爲串聯方式生產。
第一聚合釜生產的較高MFR的聚乙烯漿液,經閃蒸後進入第二聚合釜再次加入乙烯和共聚單體,在氫氣濃度的控制下,重新進行鏈的增長和轉移,生產較低MFR的聚乙烯漿液,然後再次閃蒸,並脫除未反應的氫氣和乙烯,再經分離、乾燥、填加助劑、造粒、摻混後,纔可得到最終產品。
2.2 兩聚合釜反應溫度的研究
反應溫度是促進反應進行的動力之一,反應溫度的高低對反應速度的快慢起着重要的.作用,也影響着分子鏈增長方式,從而就影響分子的結構。雙峯高密度聚乙烯產品絕不是兩種分子量聚乙烯的簡單摻混,而是由其特殊的分子結構決定的,這種結構的產生與兩釜的反應溫度及兩釜之間的反應溫度梯度有很大關係,所以確定合理的反應溫度十分重要。根據串聯生產方式,確定兩釜溫度。
2.3 兩釜催化劑濃度的研究
聚合釜中催化劑濃度不僅用於控制反應速度的快慢,更主要的是用於調節分子量的大小。催化劑濃度越高,反應速度越快,鏈增長過程中飽合的也越快,分子量也就越小,纔可以保證低分子量和高分子量部份所佔的比例,從而使產品具有雙峯分佈的行爲,但這只是其必要條件之一。
2.4 兩釜乙烯進料比的研究